Сканер планеты Близнецы

Gemini Planet Imager (GPI) — это высококонтрастный инструмент для получения изображений, созданный для Южного телескопа Джемини в Чили . Прибор достигает высокого контраста при небольших угловых расстояниях, что позволяет получать прямые изображения и интегральную полевую спектроскопию внесолнечных планет вокруг близлежащих звезд . ^[1] Сотрудничество, связанное с планированием и созданием формирователя изображений «Планета Близнецов», включает Американский музей естественной истории (AMNH), Институт Данлэпа , Обсерваторию Джемини , Институт астрофизики Герцберга (HIA), Лабораторию реактивного движения , Ливерморскую национальную лабораторию Лоуренса (LLNL), Обсерваторию Лоуэлла. , Институт SETI , Научный институт космического телескопа (STSCI), Монреальский университет , Калифорнийский университет в Беркли , Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе (UCLA), Калифорнийский университет в Санта-Крус (UCSC), Университет Джорджии . ^[2]

Технические характеристики

Камера Gemini Planet Imager используется на Южном телескопе Джемини, расположенном в Серро-Пачон , Чили . Он увидел первый свет в ноябре 2013 года и начал регулярную работу в ноябре 2014 года. ^[2] Он предназначен для непосредственного обнаружения молодых газовых гигантов по их тепловому излучению . Он будет работать в ближнем инфракрасном диапазоне (диапазоны Y-K), где планеты будут достаточно яркими, но тепловое излучение из не атмосферы Земли слишком сильное. ^[3]

Система состоит из нескольких компонентов, включая систему адаптивной оптики высокого порядка, коронограф , калибровочный интерферометр и интегральный полевой спектрограф . Система адаптивной оптики, создаваемая в LLNL, использует MEMS деформируемое зеркало от Boston Micromachines Corporation для коррекции ошибок волнового фронта, движением воздуха в атмосфере и оптикой телескопа вызванных . Коронограф, построенный в AMNH, блокирует свет наблюдаемой звезды, что необходимо для того, чтобы увидеть гораздо более тусклый спутник. Прежде чем отправить GPI на юг Джемини, было важно протестировать коронограф, воспроизведя точные экспериментальные условия, в которых он собирался использоваться. источник « Фотон» и т. д. Для этого использовался перестраиваемый лазерный , который помог определить, что на наиболее эффективной длине волны тепловизор может обнаружить планету, лишь немного более массивную, чем Юпитер, вокруг звезды, похожей на Солнце, возраст которой составляет 100 миллионов лет. ^[4] Спектрограф, разработанный Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе и Монреалем, отображает и снимает спектры любого обнаруженного спутника звезды со спектральной разрешающей способностью 34–83, в зависимости от длины волны. Ожидаемые характеристики прибора позволят обнаруживать спутники, которые в десять миллионов раз ярче своих хозяев на угловом расстоянии примерно 0,2–1 угловой секунды , вплоть до звездной величины в полосе H 23. ^[5]

Научные цели

Современные поиски экзопланет нечувствительны к экзопланетам, расположенным на расстояниях от своей родительской звезды, сравнимых с большими полуосями газовых гигантов Солнечной системы , и превышающих примерно 5 а.е. Исследования с использованием метода лучевых скоростей требуют наблюдения за звездой как минимум за один период обращения, что составляет примерно 30 лет для планеты, находящейся на расстоянии Сатурна . Существующие инструменты адаптивной оптики становятся неэффективными при небольших угловых расстояниях, ограничивая их большими полуосями, превышающими примерно 30 астрономических единиц . Высокая контрастность Gemini Planet Imager на небольших угловых расстояниях позволит ему обнаруживать газовые гиганты с большими полуосями 5–30 астрономических единиц . ^[6]

Gemini Planet Imager будет наиболее эффективен при обнаружении молодых газовых гигантов возрастом от одного миллиона до одного миллиарда лет. Причина этого в том, что молодые планеты сохраняют тепло от своего образования и лишь постепенно остывают. Пока планета еще горячая, она остается яркой, и поэтому ее легче обнаружить. Это ограничивает GPI более молодыми объектами, но означает, что он даст информацию о том, как формируются газовые гиганты . В частности, спектрограф позволит определять температуру и приземную гравитацию , что дает информацию об атмосферах и тепловой эволюции газовых гигантов. ^[6]

В дополнение к своей основной цели — визуализации экзопланет, GPI сможет изучать протопланетные диски , переходные диски и диски обломков вокруг молодых звезд. Это может дать подсказку о формировании планет . Техника, используемая для создания изображений дисков с помощью этого инструмента, называется поляризационной дифференциальной визуализацией. Еще одним научным примером является изучение объектов Солнечной системы с высоким пространственным разрешением и высоким коэффициентом Штреля . Астероиды и их спутники, спутники Юпитера и Сатурна , а также планеты Уран и Нептун — все это хорошие цели для GPI. Последний вспомогательный научный случай — изучение потери массы эволюционировавших звезд через их истечение. ^{[ нужна ссылка ]}

Достижения

Планета 51 Эридана b — первая экзопланета, обнаруженная телескопом Gemini Planet Imager. Она в миллион раз слабее, чем ее родительская звезда, и демонстрирует второй по силе метановый сигнал, когда-либо обнаруженный на чужой планете (после GJ 504b ), что должно дать дополнительные подсказки о том, как образовалась планета. ^[7]

Эволюция

В 2022 году GPI был снят с телескопа Gemini South и отправлен в Университет Нотр-Дам в Индиане для проведения серьезной модернизации всей системы под названием GPI 2.0. ^[8] GPI 2.0 будет установлен на телескопе Gemini North и, как ожидается, увидит первый свет в конце 2024 или начале 2025 года.

Галерея

Изображение GPI звезды HR4796a, показывающее диск обломков, как видно из измерений поляризации.

Ссылки

^ Макинтош и др. (2006), с. 1.
^ Перейти обратно: ^а ^б «GPI: Imager Planet Gemini» . Проверено 7 марта 2010 г.
^ Грэм и др. (2007), стр. 2.
^ С.Р. Саммер; и др. (2009). Шаклан, Стюарт Б. (ред.). «Испытательный стенд коронографа Gemini Planet Imager». Учеб. SPIE 7440 Методы и приборы для обнаружения экзопланет IV . Методика и приборы для обнаружения экзопланет IV. 7440 : 74400р. Бибкод : 2009SPIE.7440E..0RS . дои : 10.1117/12.826700 . S2CID 122904075 .
^ Макинтош и др. (2006), с. 3.
^ Перейти обратно: ^а ^б Макинтош и др. (2006), с. 2.
^ Бьорн, Кэри. «Астрономы обнаружили экзопланету «молодой Юпитер»» . ScienceDaily . Стэнфордский университет . Проверено 17 августа 2015 г.
^ «ГПИ 2.0» . 3 февраля 2022 г. Проверено 7 января 2024 г.

Библиография

Грэм, Джеймс Р.; Макинтош, Брюс; Дойон, Рене; Молоток, Дон; Ларкин, Джеймс; Левин, Марти; Оппенгеймер, Ребекка; Палмер, Дэвид; Сэддлмайер, Лес; Шиварамакришнан, Ананд; Лето, Жан-Пьер; Уоллес, Кент (2007). «Наземное прямое обнаружение экзопланет с помощью планетарного формирователя изображений Gemini (GPI)». arXiv : 0704.1454 [ астроф-ф ].
Брюс Макинтош; Джеймс Грэм; Дэвид Палмер; Рене Дойон; Дон Гавел; Джеймс Ларкин; Бен Оппенгеймер; Лесли Сэддлмайер; Дж. Кент Уоллес; Брайан Бауман; Джулия Эванс; Даррен Эриксон; Кэти Морзински; Дональд Филлион; Лиза Пойнир; Ананд Шиварамакришнан; Реми Саммер; Саймон Тибо; Жан-Пьер Веран (июнь 2006 г.). «Сканер планеты Близнецы». Труды SPIE . Астрономические телескопы. 6272 : 62720L–62720L–12. Бибкод : 2006SPIE.6272E..0LM . дои : 10.1117/12.672430 . ОСТИ 898473 . S2CID 123044593 .

[1] Макинтош и др. (2006), с. 1.

[gpi_site-2] Перейти обратно: ^а ^б «GPI: Imager Planet Gemini» . Проверено 7 марта 2010 г.

[3] Грэм и др. (2007), стр. 2.

[4] С.Р. Саммер; и др. (2009). Шаклан, Стюарт Б. (ред.). «Испытательный стенд коронографа Gemini Planet Imager». Учеб. SPIE 7440 Методы и приборы для обнаружения экзопланет IV . Методика и приборы для обнаружения экзопланет IV. 7440 : 74400р. Бибкод : 2009SPIE.7440E..0RS . дои : 10.1117/12.826700 . S2CID 122904075 .

[5] Макинтош и др. (2006), с. 3.

[mac2-6] Перейти обратно: ^а ^б Макинтош и др. (2006), с. 2.

[Stanford_University-7] Бьорн, Кэри. «Астрономы обнаружили экзопланету «молодой Юпитер»» . ScienceDaily . Стэнфордский университет . Проверено 17 августа 2015 г.

[8] «ГПИ 2.0» . 3 февраля 2022 г. Проверено 7 января 2024 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]